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基本設計を開始する際の出発点がプロセス設計です。化学工学についてある程度知っており、プロセス設計を学びたい方を対象としています。「プロセス設計の実務」はプロセス設計への実務編としてもご利用下さい。

プロセスエンジニアリングの計算ルール

ガスの圧力損失計算液体の圧力損失計算水スチームのフラッシュ計算縦型円筒容器の容量計算 前のページへ
ガス放出の必要時間液体ドレンの必要時間圧縮機の軸馬力計算ポンプの軸馬力計算 次のページへ

4.2.2 ポンプのデータシート(運転条件-3 揚程について)

揚程Hは全揚程あるいは総揚程とも呼ばれ、次式で表現されている。

H = (pd/G+hd+vd^2/2g) -(ps/G+hs+vs^2/2g)+hw

ここでpは圧力、hは液面高さ、vは流速で、dはdelivery、sはsuction、wは損失、そしてGは密度と重力加速度の積を表しています。もし、吸込側と吐出側の配管径が同じ場合にはvs=vdより、揚程Hは吐出側と吸込側における(圧力+液面)の差に損失ヘッドを合計したものとなります。

この全揚程を構成するそれぞれのパラメータについて説明し、前回の宿題になっていました余裕についての考え方を紹介します。

ps 吸込圧力


ポンプ吸込側の基準圧力。ポンプに直結している容器の圧力を指す。ポンプ吸込側にストレーナーが設置される場合には、圧損を20~50kPaとする。

hs 吸込側液面高さ

ポンプ吸込側の容器内の液面高さ。設計に使用する容器内液面高さは、最低レベルを液面高さに設定する。もし、最低レベルでない高さを液面高さに選定すると、NPSHを過大に評価することで実際の運転時にキャビテーションなどのトラブルを招く恐れがある。

vs 吸込側流速

吸込側流速は1.0~1.5m/sがほとんど。NPSHの計算にはこの速度ヘッドを忘れないように・・・。

pd 吐出側圧力

液移送の目的対象となる機器圧力で、機器の最高運転圧力を吐出側最高圧力とするケースが多い。例えばボイラでは、その安全弁吹き出し圧力を最高運転圧力に選ぶ場合もある。この理由は安全弁が吹き出す非常事態でも液を供給してボイラの空焚きを防止する意味がある。

hd 吐出側液面高さ

吐出側容器の上から液を注入する場合には、液面高さは考慮しなくて良い。吐出側容器の液面下に液を注入する場合には、液面高さがそのまま吐出側圧力に加算されるので注意。

vd 吐出側流速

吸込側よりは若干流速が早い。例えば、1.2~1.8m/sec。配管が太く圧損がつかない場合には2m/sec以上も可能。ただし、エロージョン速度以下にしなければならない。

hw 圧損

圧損には配管やfittingなどの圧損以外に、流量計(オリフィスやフローノズル)、制御弁、ストレーナーなどがある。流量計や制御弁のサイジングを行い、配管径と比較しながら圧力バランスを計算していく。配管径より制御弁サイズが大きくなるのは、制御弁の許容圧損が少ないのことが多い。

遠心ポンプの選定と選定図

遠心ポンプの形式を選定する方法には、比速度を計算して形式を選定するやり方とメーカーの選定図を用いて形式を選定する二つの方法があります。
大学などの講義ではポンプの基礎から始めるので、最初の比速度を計算する方法を教えていますが、実務ではJIS B 8313,B8319,B8322(例えば、”兵神装備オリジナル技術データ集エンジニアズブックのポンプ形式選定図”)やメーカーが自社の型番に限定して公開している選定図(例えば、横田製作所トップページ→製品情報→プロセスポンプ→選定・外寸図)を用いて形式や型番を選定しています。